Волоконно-оптические линии связи

Волоконно-оптические линии связи (ВОЛС) используются для высокоскоростной передачи данных, представляемых в виде оптических сигналов, по оптическим диэлектрическим световодам, являющимся самой перспективной физической средой для передачи данных.

Оптический сигнал представляет собой модулированный световой поток, генерируемый светодиодами или диодными лазерами.

Основными компонентами ВОЛС являются:

1) оптическое волокно;

2) волоконно-оптический кабель;

3) оптические компоненты и устройства;

4) электронные компоненты систем оптической связи.

Оптическое волокно состоит из сердцевины (световодной жилы) и оболочки с разными показателями преломления n1 и n2 (рис.51).\

Оптические волокна в зависимости от способа распространения в них излучения делятся на:

• одномодовые (рис.51,а), в которых световодная жила имеет диаметр 8-10 мкм, в которых может распространяться только один луч (одна мода);

• многомодовые (рис.51,б), в которых световодная жила имеет диаметр 50-60 мкм, что делает возможным распространение в них большого числа лучей (много мод).

Важнейшими параметрами оптического волокна являются:

• затухание;

• дисперсия.

Затухание определяется потерями на поглощение и рассеяние излучения в оптическом волокне и измеряется в децибелах на километр (дБ/км). Потери на поглощение зависят от чистоты материала, а потери на рассеяние - от неоднородностей его показателя преломления. Затухание зависит и от длины волны излучения, вводимого в волокно. Передача сигналов по оптическому волокну осуществляется в трех диапазонах: 0,85 мкм, 1,3 мкм и 1,55 мкм, так как именно в этих диапазонах кварц имеет повышенную прозрачность.

 

Оптическое волокно характеризуется малым затуханием светового сигнала, составляющем 0,1-0,2 дБ/км при длине волны 1,55 мкм, что позволяет строить ЛС длиной до нескольких десятков километров без регенерации сигналов.

Ведутся разработки еще более "прозрачных", так называемых, фтороцирконатных волокон с затуханием порядка 0,02 дБ/км при длине волны 2,5 мкм, на основе которых могут быть созданы ЛС, обеспечивающие гигабитные скорости передачи и с регенерационными участками через каждые 4-5 тысяч километров.

Дисперсия - рассеяние во времени спектральных и модовыхсоставляющих оптического сигнала.

Поскольку при передаче информации светодиод или лазер излучает некоторый спектр длин волн, дисперсия приводит к уширению импульсов при распространении по волокну и тем самым порождает искажения сигналов. При оценке дисперсии пользуются термином "полоса пропускания" - величина, обратная величине уширения импульса при прохождении им по оптическому волокну расстояния в 1 км: .Полоса  пропускания измеряется в мегагерцах на километр (МГц*км).

Из определения полосы пропускания следует, что дисперсия налагает ограничения на дальность передачи и верхнее значение частоты передаваемых сигналов. Значения дисперсии и затухания различны для разных типов волокон.

Достоинства одномодовых волокон:

1. Лучшие характеристики по затуханию и полосе пропускания, так как в них распространяется только один луч;

2. Максимальное затухание составляет 0,5 дБ/км при длине волны 1,31 мкм и 1,55 мкм;

3. При использовании лазерных передатчиков расстояние между узлами может составлять до 40 км.

Недостатки одномодовых волокон:

1. Одномодовые источники излучения дороже многомодовых;

2. Водномодовое волокно труднее ввести световой луч из-за малого диаметра световодной жилы;

3. По этой же причине трудно минимизировать потери сигнала при сращивании одномодовых волокон;

4. Дороже монтаж оптических разъемов на концах одномодовыхкабелей.

 

 

Достоинства многомодовых волокон:

1. Более удобны при монтаже, так как в них больше размер световодной жилы;

2. Проще снабдить оптическими разъёмами с малыми потерями (до 0,3 дБ);

3. Имеют меньшую стоимость.

Недостатки многомодовых волокон:

4. Большое затухание, составляющее при длине волны 0,85 мкм — 3-4 дБ/км;

5. Обеспечивает передачу данных без применения промежуточных повторителей на расстояние не более 2-х км;

6. недостаточная полоса пропускания многомодовых волокон для магистральных линий связи, которая составляет порядка 1000 МГц*км (но вполне приемлемая для локальных сетей).

Волоконно-оптический кабель (ВОК) –это среда передачи данных, состоящая из оптических волокон (стеклянных или пластиковых), заключенных в защитную герметичную оболочку.

Информация в ВОК переносится модулированным световым потоком, генерируемым светодиодами или диодными лазерами.

Достоинства ВОК по сравнению с электрическими кабелями:

1. высокая пропускная способность;

2. отсутствие электромагнитного излучения, что исключает утечку информации;

3. помехоустойчивость;